中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (24): 4825-4838.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.24.001
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苏小雨(), 谭政委, 李春明, 李磊, 鲁丹丹, 余永亮, 董薇, 安素妨, 杨青, 孙瑶, 许兰杰, 杨红旗, 梁慧珍(
)
收稿日期:
2024-08-04
接受日期:
2024-09-30
出版日期:
2024-12-16
发布日期:
2024-12-23
通信作者:
联系方式:
苏小雨,E-mail:suxiaoyu_2014@163.com。
基金资助:
SU XiaoYu(), TAN ZhengWei, LI ChunMing, LI Lei, LU DanDan, YU YongLiang, DONG Wei, AN SuFang, YANG Qing, SUN Yao, XU LanJie, YANG HongQi, LIANG HuiZhen(
)
Received:
2024-08-04
Accepted:
2024-09-30
Published:
2024-12-16
Online:
2024-12-23
摘要:
【目的】探究高温胁迫下不同耐热型芝麻品种全基因组DNA甲基化差异及其与关联基因表达的关系,以深入理解DNA甲基化在芝麻响应高温胁迫中的调控机制,为芝麻耐热性育种提供理论依据。【方法】选取郑太芝3号(耐热型)和山东白芝麻(敏感型)2个芝麻品种作为试验材料,在高温(41 ℃)和对照(30 ℃)条件下培养10 d。采用纳米孔测序技术(nanopore sequencing)对2种芝麻品种的基因组DNA进行甲基化测序,并通过转录组测序分析关联基因的表达变化。使用Minimap 2软件进行参考基因组序列比对,Tombo软件检测5mC、CpG和6mA甲基化位点,并基于基因组分割方法检测差异甲基化区域(DMRs)。最后,对DMRs关联的差异表达基因(DMR-DEGs)进行GO、COG和KEGG功能注释及通路分析。【结果】在高温胁迫下,郑太芝3号和山东白芝麻的全基因组DNA甲基化模式发生显著变化。郑太芝3号的m6A和胞嘧啶甲基化(mC)含量均有所增加,而山东白芝麻则呈现下降趋势。全基因组范围内共鉴定出621个(郑太芝3号)和374个(山东白芝麻)DMRs,主要分布在启动子和基因间区域。进一步分析发现,这些DMRs与113个(郑太芝3号)和56个(山东白芝麻)差异表达基因(DMR-DEGs)显著相关,且去甲基化的DMRs与基因表达上调密切相关。功能注释结果显示,这些DMR-DEGs主要参与碳水化合物运输和代谢、翻译后修饰、蛋白质转换、信号转导和次生代谢产物生物合成等生物学过程。【结论】揭示了高温胁迫下不同耐热型芝麻品种全基因组DNA甲基化差异及其与关联基因表达的关系。耐热型芝麻郑太芝3号在高温胁迫下通过增加DNA甲基化水平来调控相关基因的表达,而敏感型芝麻山东白芝麻则表现出甲基化水平下降的趋势。特别是CpG位点的甲基化动态变化在调控芝麻高温胁迫响应中起重要作用。
苏小雨, 谭政委, 李春明, 李磊, 鲁丹丹, 余永亮, 董薇, 安素妨, 杨青, 孙瑶, 许兰杰, 杨红旗, 梁慧珍. 高温胁迫下芝麻全基因组甲基化差异及关联基因表达分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(24): 4825-4838.
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表1
基因的qRT-PCR引物"
引物名称Primer name | 正向引物Forward primer (5′-3′) | 反向引物Reverse primer (5′-3′) |
---|---|---|
gene.SIN_1009601 | AGTTCACACACAGAGAGCGTAG | TGGATCCAGTCTCTGTTTTCCG |
gene.SIN_1016284 | TTGCTAGACCCCCTATCTCCAA | TCTTCCTCTTTGATGTCCCACG |
gene.SIN_1015871 | GAAGACGTGAAGGTTTGGGTTG | CACCATCCTTAACCTCAGCCTT |
gene.SIN_1007252 | TTCCCGAAAGTAGCAGAAGCAT | GAGAAGGGTGTGGAGAAATCGT |
gene.SIN_1007507 | TCCAGATAAGTGGAGAACGCAC | TTCTCCATGCTGGCTTTGATCT |
gene.SIN_1018288 | GTTCCTGCCCGTTTACAGAAAC | ACTCCTGTCCGAGTTTGACATC |
gene.SIN_1012480 | AGCAAGCTGATGGATCTGTTGA | TCTTGCATTTCTCCATGGCTCT |
gene.SIN_1017673 | AGGCCCCAAGAAGAATCTTCAG | TCTTAGCCTTACCAGAGGAGCT |
gene.SIN_1015154 | ATGAGAGGCACGTGATGAGTTT | CACGTTTCTTCCTTCGTGTTCC |
gene.SIN_1002481 | CCCCAGCGCATCATATTTTCAG | GGAGTATAACCTCATCGGCTGG |
SiTUB | TGGTGACCTCAACCACCTCAT | TGACAGCGAGTTTCCTGAGATC |
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